JP2017135076A - ワイヤハーネスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続端子と被覆電線の芯線とを良電性を有して接続することができ、かつ製造コストを低く抑えることができて量産性を有するワイヤハーネスの製造方法を提供すること。【解決手段】接続部６、底板部７および一対のバレル部８を有するアルミニウム製接続端子５に対し、底板部７のアルミニウム線４を抱持する表面領域１０の酸化被膜１１を取り除く工程と、酸化被膜１１を取り除いた表面領域１０に銅とクロムとの混合パウダーを吹き付け材料としてコールドスプレー法により銅−クロム混合金属被膜１２を形成する工程と、被覆電線２の被覆材３の端部を皮剥ぎすることにより露出したアルミニウム線４を導電性被膜に重ね、一対のバレル部８を加締めることにより、底板部７と一対の第１のバレル部８とによりアルミニウム線４を抱持する工程を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、接続端子と被覆電線の芯線が共にアルミニウム製であるワイヤハーネスの製造方法に関する。

まず、接続端子と被覆電線の芯線が共に銅製であるワイヤハーネスについて説明する。従来において、銅板材をプレス成形されてなる接続端子と、被覆電線の芯線が銅線である被覆電線との接続は例えば以下のように行われる。

接続端子は、例えば、特許文献１の図１に示すように、接続部と、接続部より後方に延びる底板部と、底板部の中途で両側に開いて立ち上がる一対の第１のバレル部と、底部の後端で両側に開いて立ち上がる第２のバレル部と、を有する。被覆電線は、端部が皮剥ぎされ、銅線が露出する。

そして、特許文献１の図２に示すように、底板部の一対の第１のバレル間に対応する中途部に被覆電線の端部の露出銅線を位置して一対の第１のバレルで抱持するように加締められるとともに、底板部の一対の第２のバレル間に対応する後端部に被覆電線の被覆材端部を位置して一対の第２のバレルで抱持するように加締められる。

これに対し、アルミニウム板材をプレス成形してなる接続端子と、芯線がアルミニウム線である被覆電線との接続については、上述した接続端子が銅製、かつ被覆電線の芯線が銅線である場合と同一に行うことはできない。

詳述すると、アルミニウム製接続端子の表面には、銅製接続端子とは異なり、不導体膜である酸化被膜が存在する。また、被覆電線の露出したアルミニウム線の表面も酸化被膜が存在する。このため、接続端子と被覆電線のアルミニウム線とを加締め接続しても電気的接続を確保することができない。

電気的接続を確保するには、接続端子の表面の酸化被膜と、被覆電線のアルミニウム線の表面の酸化被膜とを共に取り除く必要があり、酸化被膜が再形成されない短時間内に、両者を接続し、この接続箇所が、空気に触れて酸化被膜が再形成されることがないようにする必要がある。

特許文献２には、アルミニウム線の表面に形成された酸化被膜を破壊しつつ電気的に接続可能な電線接続端子が開示されている。特許文献２によれば、電線接続端子は、銅製、銅合金製、アルミニウム製、アルミニウム合金製等であってよいとされる。

この特許文献２とは別に、アルミニウム製の電線接続端子の底板部の一対の第１のバレル間の位置にセレーション加工して鋭い三角波状のエッジを有するように酸化被膜を破壊し、セレーションのエッジに酸化被膜が形成されないうちにアルミニウム被覆電線のアルミニウム線を食い込ませて電気的導通を確保し、その上で、一対の第１のバレルを加締める方法も行われている。

特開２０００−２３１９４４号公報 特開２００３−２４３０５７号公報

しかしながら、特許文献２に係る発明において、電線接続端子がアルミニウム製の場合には、溶射により粗面部を形成した後、比較的短時間に、前記粗面部に酸化被膜が形成されるから、粗面部がアルミニウム線の表面に形成された酸化被膜を破壊したとしても電気的接続に有効とは言えない。また、従来のセレーション加工は、手間と時間がかかっているという問題があり、また、セレーション加工の後、セレーション加工のエッジに酸化被膜が形成されないうちにアルミ電線との組み付けを行わなければならないので、セレーション加工した電線接続端子を作り置きすることができない、すなわち量産性を有しないという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、接続端子と被覆電線の芯線が共にアルミニウム製であり、接続端子と被覆電線の芯線とを良電性を有して接続することができ、かつ製造コストを低く抑えることができて量産性を有するワイヤハーネスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るワイヤハーネスの製造方法は、接続部、前記接続部より後方に延在する底板部および前記底板部より両側に延在され、前記底板部と共に前記アルミニウム線を抱持した状態に加締められ一対のバレル部を有するアルミニウム製接続端子に対し、前記底板部の前記アルミニウム線を抱持する表面領域の酸化被膜を取り除く工程と、前記酸化被膜を取り除いた前記表面領域に銅とクロムとの混合パウダーを吹き付け材料としてコールドスプレー法により銅−クロム混合金属被膜を形成する工程と、被覆電線の被覆材の端部を皮剥ぎすることにより露出したアルミニウム線を前記導電性被膜に重ね、前記一対のバレル部を加締めることにより、前記底板部と前記一対のバレル部とにより前記アルミニウム線を抱持する工程と、を有する構成である。

上記の構成により、本発明に係るワイヤハーネスの製造方法は、上述したアルミニウム製接続端子およびその製造方法をベースに構成されているので、アルミニウム製接続端子のアルミニウム線が接触する領域の酸化被膜が除き、露出した未酸化のアルミニウム基材表面に、良電性を有しかつ酸化被膜が形成され難い銅−クロム混合金属被膜を短時間に積層することができるから、量産性を有し、生産容易である。

本発明に係るワイヤハーネスの製造方法は、被覆電線のアルミニウム製接続端子への接続の直前に、被覆電線の外装材の端部の皮剥ぎを行うことにより、皮剥ぎにより露出したアルミニウム線の表面に酸化被膜が形成されないうちに、アルミニウム線を銅−クロム混合金属被膜上に素早く重ね、一対のバレル部をアルミニウム線を抱持するように加締めることで、アルミニウム線と銅−クロム混合金属被膜とアルミニウム製接続端子のアルミニウム基材表面とが電気的に良好に接続され、バレル部で覆われたアルミニウム線に、酸化被膜が形成されることはなく、量産性を有する。

前記酸化被膜を取り除く工程は、エアブラスト法によりアルミナ粉またはガラスビーズを吹き付ける構成であるのがよい。これにより、酸化被膜を取り除く工程が容易かつ時間短縮になる。

前記酸化被膜を取り除く工程は、ダイアモンド粒子を含んで固めたエンドミル工具で表面領域を研削または研磨を行う構成であってもよい。

本発明によれば、接続端子と被覆電線の芯線とを良電性を有して接続することができ、かつ製造コストを低く抑えることができて量産性を有するワイヤハーネスの製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係り、（ａ）図はアルミニウム製接続端子およびワイヤハーネスを示す斜視図、（ｂ）図はワイヤハーネスの組立途中を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るアルミニウム製接続端子の製造方法およびワイヤハーネスの製造方法を示す工程図であり、（ａ）図は酸化被膜の除去を示す図、（ｂ）図は酸化被膜が除去された状態を示す図、（ｃ）図は銅−クロム混合金属被膜を形成しようとしている図、（ｄ）図は銅−クロム混合金属被膜を形成した状態を示す図、（ｅ）図はアルミニウム製接続端子にアルミニウム線が露出した被覆電線を重ねる状態を示す図、（ｆ）図はアルミニウム製接続端子にアルミニウム線が露出した被覆電線とを組付けたワイヤハーネスを示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るワイヤハーネスの製造方法ついて、図面を参照して説明する。

まず、本発明に係るワイヤハーネスについて説明する。
図１に示すように、この実施の形態に係るワイヤハーネス１は、被覆材３の端部が皮剥ぎされアルミニウム線４が露出した被覆電線２と、アルミニウム製接続端子５と、を備えている。

被覆電線２は、例えば、複数本のアルミニウム素線が捩られてなる酸化被膜が存在しないアルミニウム線４に、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの被覆材３を被せたアルミニウム被覆電線であり、被覆材３の端部が皮剥ぎされアルミニウム線４が露出している。被覆材３の端部の皮剥ぎは、剥ぎの時点より比較的短時間でアルミニウム線４の露出部分の表面に、皮酸化被膜が形成されるから、アルミニウム製接続端子５への組付けの直前に行う必要がある。なお、アルミニウム線４は、露出部分が、表面に酸化被膜が形成される前に、酸化被膜が形成されにくい素線用ハンダを溶着したり、銅あるいは酸化被膜が形成されにくい良電性金属よりなる円筒状またはキャップ状を被せて加締め、さらには、超音波溶接されたものであってもよい。

アルミニウム製接続端子５の被覆電線２への組付前の形態について説明する。
アルミニウム製接続端子５は、接続部６と、接続部６より後方に帯状の延在する底板部７と、底板部７の中途部７ａより両側に立ち上がるように帯状の延在する一対の第１のバレル部８と、底板部７の後端部７ｂより両側に立ち上がるように延在する一対の第２のバレル部９と、を有する。

接続部６は、この実施の形態では四角筒状に巻かれた雌形の接続部となっている。なお、接続部は、雄形に形成されていてもよく、あるいは、ボルト通し孔を有すると座金形状であってもよい。

一対の第１のバレル部８は、露出したアルミニウム線４に対し、底板部７の中途部と共に抱持した状態に加締め機により加締められている。また、一対の第２のバレル部９は、皮剥ぎ後の被覆材３の端部に対し、底板部７の後端部と共にアルミニウム線４を抱持した状態に加締められている。なお、第１のバレル部８は、請求項１〜３に記載のバレル部を構成している。また、第１のバレル部８と第２のバレル部９は、圧着バレル部と保持バレル部とに分かれて設けられているが、特許文献１に開示された接続端子が示すように、圧着バレル部と保持バレル部とに分かれていなくてもよい。

底板部７の中途部７ａの表面は、露出したアルミニウム線４を抱持状態に加締められる前に、アルミニウム線４を抱持する表面領域１０の酸化被膜１１が除かれており、かつ酸化被膜１１が除かれた表面領域１０に銅−クロム混合金属被膜１２が形成されている構成である。銅−クロム混合金属被膜１２は、Ｃｕ粒子が表面領域１０のアルミニウム基材に沿って扁平化して周囲にメタルジェットを形成し、基材と冶金的結合を生じていると推測されるとともに、Ｃｕ粒子に捕捉されたＣｒ粒子が機械的結合状態で被膜内に残ると推測される。

次に、本発明に係るワイヤハーネスの製造方法について図１（ａ），（ｂ）、図２（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。

図２に示すように、ワイヤハーネス１の製造方法は、図１（ｂ）に示す上述した構成のアルミニウム製接続端子５に対し、図２（ａ），（ｂ）に示すように、底板部７のアルミニウム線４を抱持する表面領域１０の酸化被膜１１を取り除く工程と、図２（ｃ），（ｄ）に示すように、酸化被膜１１を取り除いた表面領域１０に銅とクロムとの混合パウダーを吹き付け材料としてコールドスプレー法により銅−クロム混合金属被膜１２（導電性被膜）を形成する工程と、図２（ｅ）に示すように、被覆電線２の被覆材３の端部を皮剥ぎすることにより露出しかつ未だ酸化被膜が形成されていないアルミニウム線４を銅−クロム混合金属被膜１２に重ね、図１（ａ）、図２（ｆ）に示すように、一対の第１のバレル部８を加締めることにより、底板部７と一対の第１のバレル部８とによりアルミニウム線４を抱持する工程と、を有する構成である。

図２（ａ）に示す酸化被膜１１を取り除く工程は、エアブラスト法により、ノズルＮ１から、高圧空気とともに、アルミナ粉、ダイアモンド粒子、あるいはガラスビーズを吹き付け、ノズルＮ１を矢印の方向に移動して表面領域１０の酸化被膜１１を取り除くのがよい。これにより、製造方法全体の工程の自動化が容易になり、かつ工程時間の短縮化につながる。なお、ダイアモンド粒子を含んで固めたエンドミル工具で表面領域１０を研削または研磨を行うことにより、酸化被膜１１を取り除いてもよい。

図２（ｂ）に示す酸化被膜１１を取り除いた表面は、特に清浄処理する必要がなく、酸化被膜が再度形成されない短時間の中に、次の、図２（ｃ）に示すコールドスプレー法により銅−クロム混合金属被膜１２を形成する工程を実施する。コールドスプレー法は、例えば、加圧されたヘリウムガスや窒素ガスまたは空気を例えば摂氏１００度に加熱し、これをキャリアガスとして、ノズルＮ２に例えば０．６ＭＰａで供給し、粉末供給機から銅−クロム混合金属被膜１２を形成するための原料粉末をガス流の中に投入して加速し、ノズルＮ２を矢印の方向に移動して酸化被膜１１を取り除いた表面および周囲領域の酸化被膜１１の上に原料粉末を固相のまま基材に衝突させて堆積させるものである。ノズルＮ２の移動は、１往復としてもよい。

コールドスプレー法の実施条件としては、例えば、粒子径が５〜４０μｍであるＣｕ粉末とＣｒ粉末とを容積比率で５０％：５０％の混合粉末を原料粉末として用い、特に、表面酸化を抑制したＣｒ粒子を用いることが好ましく、Ｃｕ粒子で被覆されたＣｒ粒子を用いることが特に好ましい。Ｃｒ粉末は、酸化物生成自由エネルギーがＣｒ酸化物の中で最も低い。

コールドスプレー法による吹き付けにより、膜厚が例えば８〜２０μｍの銅−クロム混合金属被膜１２が形成される。銅−クロム混合金属被膜１２は、例えば、アルミニウム基材表面に対し、例えば３０〜６０Ｐａ程度の結着強度が得られるので、図１（ａ）、図２（ｆ）に示すように、一対の第１のバレル部８を加締めることにより、底板部７と一対の第１のバレル部８とによりアルミニウム線４を抱持する工程において、銅−クロム混合金属被膜１２がアルミニウム基材表面から剥脱せず、電気的接続が確保される。なお、銅−クロム混合金属被膜１２を形成した後に、摂氏６００度に加熱することが、Ｃｕマトリックスが焼結、再結晶化し膜の緻密化につながる。

ワイヤハーネス１は、被覆電線２のアルミニウム製接続端子５への接続の直前に、被覆電線２の外装材の端部の皮剥ぎを行うことにより、皮剥ぎにより露出したアルミニウム線４の表面に酸化被膜１１が形成されないうちに、アルミニウム線４を銅−クロム混合金属被膜１２上に素早く重ね、一対の第１のバレル部８をアルミニウム線４を抱持するように加締めることで、アルミニウム線４と銅−クロム混合金属被膜１２とアルミニウム製接続端子５のアルミニウム基材表面とが電気的に良好に接続され、第１のバレル部８で覆われたアルミニウム線４と銅−クロム混合金属被膜１２との接触面間に、空気浸入がないので酸化被膜１１が永続的に形成されることがない。

以上説明したように、本実施の形態に係るワイヤハーネスの製造方法は、アルミニウム製接続端子５のアルミニウム線４が接触する領域の酸化被膜１１が除き、露出した未酸化のアルミニウム基材表面に、良電性を有しかつ酸化被膜１１が形成され難い銅−クロム混合金属被膜１２をコールドスプレー法により短時間に積層することができるから、量産性を有し、生産容易である。

本発明によれば、接続端子と被覆電線の芯線とを良電性を有して接続することができ、かつ製造コストを低く抑えることができて量産性を有するワイヤハーネスの製造方法の全般に有用である。

１ ワイヤハーネス
２ 被覆電線
３ 被覆材
４ アルミニウム線
５ アルミニウム製接続端子
６ 接続部
７ 底板部
８ 第１のバレル部（バレル部）
９ 第２のバレル部
１０ 表面領域
１１ 酸化被膜
１２ 銅−クロム混合金属被膜

Claims (3)

1. 接続部、前記接続部より後方に延在する底板部および前記底板部より両側に延在され、前記底板部と共に前記アルミニウム線を抱持した状態に加締められ一対のバレル部を有するアルミニウム製接続端子に対し、
   前記底板部の前記アルミニウム線を抱持する表面領域の酸化被膜を取り除く工程と、
   前記酸化被膜を取り除いた前記表面領域に銅とクロムとの混合パウダーを吹き付け材料としてコールドスプレー法により銅−クロム混合金属被膜を形成する工程と、
   被覆電線の被覆材の端部を皮剥ぎすることにより露出したアルミニウム線を前記導電性被膜に重ね、前記一対のバレル部を加締めることにより、前記底板部と前記一対のバレル部とにより前記アルミニウム線を抱持する工程と、を有することを特徴とするワイヤハーネスの製造方法。
2. 前記酸化被膜を取り除く工程は、エアブラスト法によりアルミナ粉、ダイアモンド粒子、あるいはガラスビーズを吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネスの製造方法。
3. 前記酸化被膜を取り除く工程は、ダイアモンド粒子を含んで固めたエンドミル工具で表面領域を研削または研磨を行うことを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネスの製造方法。

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